基于磁致伸缩效应的声表面波电流传感器研究

该文设计制作了一种基于磁致伸缩效应的声表面波(SAW)电流传感器,采用了磁致伸缩铁钴合金(FeCo)薄膜,并对其性能进行实验研究。传感器采用双通道300 MHz声表面波延迟线型振荡器结构,以128°YXLiNbO_3为压电基片,在其表面覆盖与其温度系数极性相反的SiO_2薄膜来改善器件温度稳定性,并在声传播路径上溅射FeCo薄膜用以感知电流量。在电流产生磁场作用下,FeCo薄膜发生磁致伸缩应变,导致声传播速度的变化,进而以振荡器频率信号的改变来表征待测电流。该文通过对不同FeCo膜厚及不同FeCo薄膜长宽比的传感器进行实验分析,以获得优化的传感功能结构。实验结果表明,在优化的FeCo薄膜厚度(500nm)和长宽比(2∶1)条件下,所研制的声表面波电流传感器的灵敏度为12.375kHz/A。     

室温下ZnPc/MWCNTs敏感膜检测NO2

提出了一种以酞菁锌(ZnPc)掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)作为声表面波(SAW)传感器的敏感材料用于室温下检测二氧化氮(NO2).通过超声振荡等方法将研磨的MWCNTs和ZnPc分散于N,N-二甲基中,然后运用微量移液器滴涂到SAW器件的敏感区.我们对ZnPc/MWCNTs薄膜用扫描式电子显微镜(SEM)进行了表面形态表征.实验结果表明,基于MWCNTs的ZnPc SAW器件能在常温下检测最低浓度为10-6的NO2.在3个月内对器件的灵敏度、稳定性、选择性也进行了评估.     

碳纳米管聚苯胺薄膜SAWSO2传感器的实验研究

以128°Y-LiNbO3晶体上实现的双声路声表面波(SAW)器件为载体,在器件的测量声路上制作了对SO2气体具有敏感作用的碳纳米管聚苯胺薄膜,提出了一种基于碳纳米管聚苯胺薄膜的SAW SO2气体传感器.该传感器中的双声路结构消除了因外界测量条件改变引起的测量误差,提高了传感器的可靠性和准确性.利用原位法制备的碳纳米管聚苯胺增加了SO2气体的吸附面积,提高了传感器的灵敏度.实验结果表明,基于碳纳米管聚苯胺薄膜的SAW SO2气体传感器在测量范围内对各种浓度的SO2气体具有好的响应特性;当输入体积分数为1×10-6时,传感器的响应灵敏度约为8.3 kHz,比单一聚苯胺薄膜高1.8 kHz.此外,该传感器也具有更好的线性特性.     

基于ScAlN/FeGa结构的磁电声表面波谐振器

该文研究基于磁致伸缩FeGa合金衬底的磁电声表面波(SAW)谐振器。首先,在FeGa磁致伸缩衬底上溅射沉积了ScAlN压电薄膜,完成了单端口声表面波谐振器的制备;其次,采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段对ScAlN薄膜进行结构分析;最后,采用矢量网络分析仪和微波探针台测试S参数和群时延。结果表明,ScAlN薄膜晶粒呈柱状生长且具有高度(002)取向,薄膜表面粗糙度在2.36nm左右;当ScAlN压电薄膜厚为0.7μm,波长为15.74μm时,SAW谐振器的谐振频率为218.75 MHz,相速度为3 443m/s,机电耦合系数为0.06%,与COMSOL仿真计算结果较吻合。     

聚苯胺敏感膜声表面波氨气传感器

以聚苯胺作为敏感材料,实验制备了高灵敏快速响应的声表面波(SAW)氨气传感器器件,结合鉴相式传感电路,构建了传感系统.聚苯胺对氨气的选择性吸附所产生的质量负载及声电耦合效应引起声传播速度的变化,进而以鉴相器输出的电压信号来表征待测氨气体积浓度.实验结果表明,在室温工作条件下,传感器显示出高灵敏度(0.11 mV/10—...     

用于狭缝中的SAW应力传感器的设计与制作

为了对两曲面狭缝间的作用力进行监测,设计了一种基于声表面波（SAW）传感原理的无源无线应力传感器。首先,讨论了狭缝间作用力测量的传感技术方案,分析了弹性介质中力敏结构模型,进而确定了SAW谐振器的尺寸;其次,结合微机电系统(MEMS)加工工艺研究了该器件的制作工艺方案,包括SAW谐振器、支撑基底、传输线的制作。通过对SAW传感器设计与制作过程的探究,可为狭缝空间等极端环境中物理量的测量提供新的思路。     

SAW氢传感器敏感薄膜的研究进展

氢敏薄膜的性质对SAW氢传感器的性能起着至关重要的作用。综述了SAW氢传感器敏感薄膜的国内外研究进展,比较了金属型和金属氧化物半导体(MOS)型薄膜材料的特点,着重阐述了金属氧化物半导体薄膜对SAW的作用机理和改性途径,以及纳米技术在SAW氢传感器敏感薄膜中的应用,展望了氢敏薄膜的发展方向。     

用SAW延迟线振荡器探测微量化学气体

证明了SAW延迟线振荡器的谐振频率对淀积在延迟线表面上的有机薄膜很敏感。理论指出SAW器件对质量负载的灵敏度取决于谐振频率的平方。用谐振频率为31,51和112MHz涂有严格控制成分及厚度的有机膜的器件对这个关系进行了实验研究。若器件用上合适的吸附性涂层,可将SAW振荡器的质量灵敏度用于制造非常灵敏的化学传感器。从工作频率为290MHz的SAW延迟线振荡器(是迄今所报道过的最高频率的SAW化学传感器)得到的结果表明,要对浓度大体低于1×10~(-4)(以体积计)的有机气体进行快速探测是容易办到的。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.     

差分负载式无线无源声表面波应变传感器研究

在用声表面波(SAW)传感器直接测量应变时,易受到环境温度的干扰,将不可避免地产生力温耦合效应。针对该问题,该文提出了一种新型的外接应变传感器负载,并采用了差分结构的无线无源SAW应变传感器设计方法。传感器采用双通道SAW反射型延迟线作为无线传感系统的应答器,其中一个通道外接力容性应变片作为外接负载传感器以感知应变量,另外一个通道则外接参考负载以差分抵消测试环境温度变化的影响。该文结合耦合模理论,仿真了负载容性应变传感器电容变化引起的SAW传感系统响应特性。最后通过实验验证了这种差分负载式SAW应变传感器的可行性与有效性。